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电容式电压互感器电流互感器培训课件 2012年 1 CompanyLogo 一 互感器原理接线图 2 CompanyLogo 二 电压互感器 1 互感器将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流 通常电压互感器额定二次电压为100V 电流互感器额定二次电流为5A或1A 这样 使二次仪表和保护继电器等设备与高压装置坐在电气方面能很好地隔离开 以保证人身和设备安全 并且使二次仪表和继电器标准化 小型化 当一次电路中发生短路时 可以使二次侧仪表的电流线圈免受过大电流的冲击 2 所有二次设备可以采用低电压 小电流的控制电缆连接 使得二次回路简单 安装方便 便于集中管理 易于实现远方控制与测量 3 二次回路的接线可以与一次回路接线采用不同的形式 4 为了保证人身与设备的安全 互感器的二次侧必须有一点接地 以免在互感器的一二次绕组之间的绝缘损坏时二次设备上出现危险的高电压 3 CompanyLogo 二 电压互感器 1 原理电磁式电压互感器的工作原理和结构 与电力变压器相似 一次匝数多 二次匝数少只有几匝 容量小 通常只有几十伏安或几百伏安 电压互感器的一次侧绕组和二次侧绕组的额定电压比 称为电压互感器的额定变压比 用KNV表示 并近似等于匝数之比 即KNV 4 CompanyLogo 二 电压互感器 电容式电压互感器 由主电容C1和分压电容C2串联而成 当电力系统的相对地电压为U1时 分压电容C2上的电压UC2为 UC2 KU1式中k 分压比 当改变电容C1和C2的比值时 便可得到不同的变比 由电容C2的端电压UC2可间接测量出系统相对地电压 5 CompanyLogo 二 电压互感器 电容式电压互感器原理接线图1 主电容2 分压电容3 保护间隙4 中压变压器5 补偿电抗器 6 CompanyLogo 二 电压互感器 2 特点 1 电压互感器一次侧的电压U1 既电网额定电压 不受互感器二次侧负荷的影响 并且大多数情况下 其负荷是恒定的 2 互感器二次侧负荷主要是仪表 继电器等的电压线圈 其阻抗很大 通过的电流很小 所以电压互感器在接近于空载状态下工作 3 电压互感器在运行中 二次侧不能短路 因为电压互感器在正常工作时二次电压有100V 短路后在二次电路中会产生很大的短路电流 使电压互感器的线圈烧毁 7 CompanyLogo 二 电压互感器 3 结构常用的电压互感器有三相五柱式 三相三柱式和电容式互感器三种 三相五柱式电压互感器是由五柱式铁芯 一次绕组 二次绕组组成 1 五柱式铁芯铁芯左右两个边柱为零序磁通提供通路 2 一次绕组一次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U1 V1 W1并接于一次回路中 中性点N1直接接地 3 二次绕组二次绕组分为主二次绕组和辅助二次绕组 其中主二次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U2 V2 W2向二次回路负载提供三相电压 中性点是否接地 根据二次回路的要求而定 一般在110KV及以上电压等级的中性点直接接地的电力系统中 N2直接接地 辅助二次绕组分别绕于铁芯中部的三个芯柱上 连接成开口三角形接线 形成零序电压滤过器 8 CompanyLogo 二 电压互感器 三相三柱式电压互感器是由三柱铁芯和一 二次绕组组成 一次绕组分别绕于铁芯的三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U1 V1 W1并接于一次回路中 中性点N1直接接地 否则 当一次系统发生单相接地时 由于出现零序电流 致使互感器过热 甚至烧坏 二次绕组也分别绕于三个芯柱上 连接成星形接线 其引出端U2 V2 W2向二次回路负载提供三相电压 中性点N2是否接地 根据二次回路的要求而定 三相三柱式电压互感器主要应用在35KV及以下电压等级的中性点非直接接地的电力系统中 9 CompanyLogo 二 电压互感器 电容式电压互感器为单相单柱式结构 它由电容分压器和电磁单元两部分组成 1 电磁单元 包括中间变压器 谐振电抗器以及抑制铁磁谐振的阻尼负荷 谐振电抗器的电抗值与电容分压器的等值电容在额定频率下的容抗相等 以便在不同的二次负荷下使一次电压和二次电压之间能获得正确的相位和变比 2 电容器组电容器由1到3节套管式耦合电容器及电容分压器垂叠而成 每节耦合电容器或电容分压器单元装有数十只串联而成的膜纸复合介质组成的电容元件 并充以十二烷基苯绝缘油密封 高压电容C1的全部电容元件和中压电容C2被装在1 3节瓷套内 由于它们保持相同的温度 所以由温度引起的分压比的变化可以被忽略 10 CompanyLogo 二 电压互感器 CVT典型结构和电气连接原理图1 电容分压器2 电磁单元3 高压电容C14 中压电容C25 中间变压器6 谐振电抗器7 阻尼器8 电容分压器低压端对地保护间隙9 阻尼连接片10 一次侧接线端子11 二次绕组输出端子12 接地端13 绝缘油14 瓷套管15 油箱16 端子箱17 外置式金属膨胀器 11 CompanyLogo 二 电压互感器 4 技术参数 1 误差 1 变比误差 二次测量值与一次电压的差值 再与一次电压之比的百分数 2 相位角误差 二次电压相量旋转180 后与一次电压的夹角 3 准确等级 即指变比误差的百分数 4 极性 减极性标注 12 CompanyLogo 二 电压互感器 5 接线1 电压互感器的极性电压互感器的极性端采用减极性法标注 电压互感器一 二次绕组的极性决定于绕组的绕向 而一 二次绕组电压的相位决定于绕组的绕向和对绕组始末端的标注方法 我国按一 二次电压相位相同的方法标注极性端 这种标注方法称为减极性标注法 13 CompanyLogo 二 电压互感器 电压互感器的极性标注 a 极性与电压 b 极性与电流 c 相量图 14 CompanyLogo 二 电压互感器 三相五柱式电压互感器极性 a 极性标注 b Y yo电压相量图 c Y d1电压相量图 15 CompanyLogo 二 电压互感器 6 接线方式电压互感器的接线方式根据二次负载的需要而定 电压互感器在三相系统中要测量的电压有 线电压 相电压 相对地电压和单相接地是出现的零序电压 为了测量这些电压 电压互感器有不同的接线方式 发电厂中应用较广泛的几种接线如图所示 16 CompanyLogo 二 电压互感器 电压互感器的接线方式 a 一台单相电压互感器接线 b V V接线 c Y Y0接线 d 三相五柱式电压互感器接线 e 三台单相三绕组电压互感器接线 17 CompanyLogo 二 电压互感器 6 运行 1 使用注意事项1 接地端必须可靠接地 当不用载波设备时 电容分压器低压端必须可靠接地 2 互感器运行时严禁将二次侧短路 3 严禁从互感器二次侧进行励磁试验 4 当两台互感器并接于同一相上时 其二次电路也必须并联使用 5 如果互感器二次侧接有辅助变压器 那么辅助变压器的额定磁通密度必须小于0 6T 6 当互感器须进行大于1 5UN 中性点非有效接地 的耐压试验时 其端子箱内的阻尼器连接片必须脱开 试验结束后阻尼连接片复位并紧固 7 严禁松开电磁单元 电容分压器上的密封用紧固螺栓 以免产生漏油现象及破坏真空度 18 CompanyLogo 二 电压互感器 2 正常运行1 允许运行方式 可在额定容量 额定条件下长期运行 2 运行中的巡视检查 a 绝缘子表面应清洁 无裂纹 无缺损及放电现象 b 油面应正常 无渗漏 c 一二次回路接线应牢固 各接头无松动 d 内部声音正常 无放电及剧烈振动声 19 CompanyLogo 二 电压互感器 7 异常运行及事故处理 1 互感器二次回路断线或短路1 现象 a 警铃响 电压回路断线 光字牌亮 b 电压 周波 有功功率 无功功率等表计指示异常 2 原因a 互感器二次熔断器或隔离开关辅助触点接触不良 b 回路中接头松动或脱落 c 电压切换开关接触不良 3 处理a 将互感器所带的保护及自动装置退出运行 以防误动作 如高闭距离 母差 距离 低电压 备自投等 b 根据电流表及其他表计的指示 对设备进行监视 c 分析原因 尽快查找 处理 d 故障消除后 尽快投入已退出的保护及自动装置 20 CompanyLogo 二 电压互感器 2 发生下列故障时应立即停电 1 高压侧熔断器连续熔断 2 互感受器温度过高 顶层油温不超过55 3 互感器内部有放电声或其他噪声 4 互感器有严重泄漏 看不见油位 5 互感器产生臭味 冒烟或着火 21 CompanyLogo 三 电流互感器 1 原理电流互感器的工作原理与普通变压器相似 是按电磁感应原理工作的 当一次侧绕组流过电流时 铁芯中产生交变磁通 此交变磁通在二次侧闭合回路中感应出电势和电流 电流互感器一次侧额定电流IN1与二次侧额定电流IN2之比 称为变流比 用KNI表示 其值为 KNI 式中IN1 电流互感器一次额定电流 IN2 电流互感器二次额定电流 N1 N2 电流互感器一 二次绕组的匝数 22 CompanyLogo 三 电流互感器 2 特点 1 电流互感器的一次线圈匝数很少 并且串联在被测电路中 因此 一次线圈的电流完全取决于被测电路的负荷电流 而与二次电流无关 2 电流互感器二次线圈中所串接的测量仪表 继电保护的电流线圈阻抗 即二次负荷阻抗 很小 所以正常运行中 电流互感器在接近于短路状态下工作 3 电流互感器在运行中 二次侧不能开路 23 CompanyLogo 三 电流互感器 电流互感器在正常工作中 原线圈和副线圈中的磁势是相互的 即I0W1 I1W1 I2W2 其激磁磁势I0W1很小 因此 在二次侧感应产生的电势e2也很小 一般不超过几十伏 但是 当二次侧开路时 因I2 0 则I2W2也等于零 这时 I1W1全部变为激磁磁势 它比正常运行时的合成激磁磁势I0W1大许多倍 从而引起铁芯严重饱和 使磁通 的波形畸变为平顶波 由于二次线圈中感应电势与磁通的变化率d dt成正比 因此 在磁通过零时 二次线圈中产生很高的尖顶波电势e2 其峰值可达几千伏甚至上万伏 这对工作人员和二次回路中的设备都有很大的危险 同时 由于铁芯磁感应强度剧增 将使铁芯过热 损坏线圈的绝缘 为了防止二次侧开路 规定电流互感器二次侧不准装熔断器 在运行中 若需拆除仪表或继电器 则必须先用导线或短路板将二次回路短接 以防止开路 24 CompanyLogo 三 电流互感器 电流互感器二次测开路时磁通和电势的波形 25 CompanyLogo 三 电流互感器 3 结构互感器为全密封结构 有油箱 瓷套 器身 储油柜和膨胀器等部分组成 一次线圈呈 U 型 有两个半圆铝管构成 采用油纸电容式结构 二次线圈的导线绕在环行的铁芯上 整个固定后套装在一次线圈的下部而置于油箱中 依次电流的改变是通过改变瓷套上部连接板的接线方式而实现的 其外型见下图 26 CompanyLogo 三 电流互感器 LB9 220型电流互感器外形及安装尺寸 27 CompanyLogo 三 电流互感器 4 型式 1 按安装地点可分为屋内式 屋外式和装入式 35KV以下多为屋内式 35KV及以上多为屋外式 110KV及以上的屋外式电流互感器为了减少自身的体积和重量 多采用瓷套为箱体 装入式电流互感器 是将电流互感器的铁芯和二次绕组装入35KV及以上的断路器或变压器的套管绝缘子 而构成的电流互感器 2 按安装方式可分为穿墙式和支持式 穿墙式电流互感器装于墙壁或金属框架结构的孔洞中 它同时起到穿墙套管的作用 支持式则安装在其它场所 3 按结构可分为单匝式和多匝式 28 CompanyLogo 三 电流互感器 电流互感器结构示意图 a 单匝式 b 多匝式 c 具有两个铁心的多匝式1 一次绕组2 绝缘套管3 铁心4 二次绕组 29 CompanyLogo 三 电流互感器 4 按绝缘结构可分为干式 浇注式 油浸式和气体 浇注式电流互感器是采用环氧树脂浇注成形的 具有体积小 重量轻 绝缘性能稳定的优点 广泛地应用10KV及以下的配电装置中 35KV及以上电压等级支柱式电流互感器多为油浸式 35KV多采用金属外壳 110KV及以上多采用瓷质外壳 近几年 气体绝缘 SF6 电流互感器在110KV及以上电压等级的电路中应用较为广泛 即在电磁元件的外壳为金属 内部充以SF6气体作为绝缘介质 30 CompanyLogo 三 电流互感器 LCB 110型支柱绝缘电流互感器1 一次绕组换接器2 绝缘套管3 扩张器4 绝缘油5 瓷外壳6 一次绕组7 铁心和二次绕组8 二次绕组引出端9 小车10 放电间隙 31 CompanyLogo 三 电流互感器 LQJ 10型电流互感器外形图 32 CompanyLogo 三 电流互感器 5 技术特性 1 变比 2 误差 1 比值差 二次表计测出的一次电流与一次电流的差值 再与一次电流之比的百分数表示 2 相角差 一次电流相量与转过180 的二次电流相量之间的夹角 3 复合误差 指二次电流瞬时值乘以K与一次电流瞬时值的差值 再与额定电流之比的百分数 10P20表示准确级次为10P 准确限制系数20 即在20倍额定电流下 电流互感器复合误差不大于 10 33 CompanyLogo 三 电流互感器 3 极性 是指一次绕组和二次绕组电流方向的关系 减极性标注 4 稳定 是指系统发生短路时 电流互感器所能承受因短路电流引起的电动力及热力作用而不致受到损坏的能力 用电动稳定倍数和热稳定倍数表示 5 10 误差曲线 是指当变化误差在10 时 一次电流倍数 m I1 I2 与二次额定负载Zn的关系曲线 6 最大二次电流倍数 是指当二次电流不断增加时 在带有额定二次负载下 所达到的二次电流值和其额定值的比 7 容量 是指它允许的负荷功率 34 CompanyLogo 三 电流互感器 电流互感器的极性为了准确判别电流互感器一次电流与二次电流的相位关系 必须首先识别一 二次绕组的极性端 电流互感器极性端标注的方法和符号与电压互感器相同 如图所示 一次电流I1的正方向从极性端H1流入一次绕组从H2流出 二次电流I2的正方向从二次绕组的极性端K1流出 从K2流入 即 头进头出 35 CompanyLogo 三 电流互感器 电流互感器极性标注 a 极性标注 b 电流相量 36 CompanyLogo 三 电流互感器 6 接线方式电流互感器的接线方式根据测量仪表 继电保护及自动装置的要求而定 常见的接线方式有以下四种 1 三相星形接线方式 特点流过负载的电流等于流过二次绕组的电流 因此接线系数 或称电流分配系数 Kc0等于1 三相电流IL1 IL2 IL3对称时 在N 与N的连接线中无电流 能反映各种类型的短路故障 这种接线方式 既可用于测量回路 又可用于继电保护及自动装置回路 因此广泛应用在电力系统中 37 CompanyLogo 三 电流互感器 三相星形接线 38 CompanyLogo 三 电流互感器 2 两相V形接线形式特点 流过负载的电流等于流过二次绕组的电流 因此接线系数Kc0等于1 三相电流 IL1 IL2 IL3 对称时 在N 与N的连接线中流过V相电流 IV 但在一次系统发生不对称短路时 N 与N连线中流过的电流往往不是真正的V相电流 同时不能反映L2相接地故障 这种接线方式广泛应用在35KV及以下中性点非直接接地系统中 39 CompanyLogo 三 电流互感器 两相V形接线方式 a 接线方式 b 电流相量图 40 CompanyLogo 三 电流互感器 3 三相三角形接线方式正常运行时 流过每相负载 K1 K2 K3 的电流是两相电流的相量差 如图所示 即IK1 IU IV IK2 IV IW IK3 IW IU特点 流过每相负载的电流等于相电流的倍 因此接线系数KCO等于 能反映各种类型的短路故障 但一次系统发生不对称短路故障时 各相负载中的电流变化较大 这种接线方式主要用于继电保护及自动装置中 很少用于测量仪表回路 41 CompanyLogo 三 电流互感器 三相三角形接线方式 a 接线方式 b 电流相量图 42 CompanyLogo 三 电流互感器 4 三相零序接线方式这种接线流过负载K的电流IK等于三个电流互感器二次电流的相量和 这种接线方式主要用于继电保护及自动装置回路 测量仪表一般不用 43 CompanyLogo 三 电流互感器 三相零序接线方式 44 CompanyLogo 三 电流互感器 7 运行方式 1 允许运行方式1 允许运行容量电流互感器应在铭牌规定的额定容量范围内运行 2 一次侧允许电流允许在不大于1 1倍额定电流下长期运行 3 绝缘电阻允许值在投运前 应侧量绝缘电阻合格 a 一次侧用2500V摇表测量 其绝缘电阻应不低于1M KV 且不低于前次测量值的1 3 b 二次侧用500 1000V摇表测量 其绝缘电阻应不低于1M 且不低于前次测量值的1 3 4 运行中电流互感器的二次侧不能开路 若工作需要断开二次回路时 在断开前应先将二次侧端子用连接片可靠短节 5 二次绕组必须有一点接地 6 互感器的油位应正常 45 CompanyLogo 三 电流互感器 8 电流互感器运行维护 1 投入运行前的检查1 检查绝缘电阻是否合格 2 检查二次绕组有无开路现象 3 检查二次绕组接地线是否完好 4 检查瓷套表面应清洁 无破损 无裂纹 5 检查互感器的油位 油色正常 无渗 漏油现象 6 各连接螺栓应紧固 46 CompanyLogo 三 电流互感器 2 互感器运行时的巡视检查1 检查瓷质部分应清洁 无破损 无裂纹 无放电痕迹 2 检查油位应正常 油色应透明 无渗漏现象 3 检查互感器应无异常声音和焦臭味 4 检查一次侧引线接头应牢固 压接螺丝无松动 无过热现象 5 检查二次绕组接地良好 6 检查端子箱应清洁 不受潮 二次端子接触良好 47 CompanyLogo 三 电流互感器 9 互感器的异常运行及事故处理 1 电流互感器运行时的常见故障1 运行过热 有异常的焦嗅味 甚至冒烟 原因是 二次开路或一次负荷电流过大 2 内部有放电声或引线与外壳间有火花放电现象 原因是 绝缘老化 受潮引起漏电或互感器表面绝缘半导体涂料脱落 3 主绝缘对地击穿 原因是 绝缘老化 受潮 系统过电压 4 一次或二次绕组匝间层间短路 原因是 绝缘受潮 老化 二次开路产生高电压 使二次匝间绝缘损坏 48 CompanyLogo 三 电流互感器 2 电流互感器二次开路及处理1 现象a 铁心发热 有异常气味或冒烟 b 铁心电磁振动较大 有异常噪声 c 二次导线连接端子螺丝松动处 有放电声 并可能伴随有关表计指示的摆动现象 d 有关电流表 功率表 电能表指示减小或为零 e 差动保护 回路断线 光字牌亮 2 原因a 安装处有振动 使二次导线端子松开 b 保护或控制箱上电流互感器的接线端子连接片因带电测试时误断开或连接片未压好 造成二次开路 49 CompanyLogo 三 电流互感器 3 处理方法a 停用有关保护